Perancangan Unit Instalasi Genset di PT Aichi Tex Indonesia Design Installation Unit of Genset at PT Aichi Tex Indonesia Hidayah Aprilawati Asikin SY, ST. dan Dedi Aming ST, MT. Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung Email :
[email protected] ABSTRAK PT Aichi Tex Indonesia dalam memenuhi suplai tenaga listrik dari PLN Sumedang. Dalam menjalankan aktifitas produksi hanya mendapat satu sumber listrik, karena belum memiliki sumber cadangan lain. Sehingga aktifitas produksi akan berlangsung jika PLN tetap hidup. Jika PLN mati, maka aktifitas produksi akan berhenti pula. Di PT Aichi Tex memerlukan energi listrik yang utama untuk penerangan ruangan-ruangan tertentu dan beberapa mesin produksi. Oleh karena itu, agar ruangan tersebut mendapat penerangan dan beberapa mesin produksi dapat beroperasi dibutuhkan suplai cadangan yaitu berupa genset. Daya genset (rating) disesuaikan dengan kebutuhan minimal perusahaan. Genset akan hidup jika PLN mati. Genset (generator set) adalah suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan disetting on off-nya. I PENDAHULUAN pemadaman listrik. Jadi, telah diketahui jika terjadi pemadaman dan aktivitas produksi akan berhenti saat itu juga. Di PT Aichi Tex memerlukan energi listrik yang utama untuk penerangan ruanganruangan tertentu. Seperti: ruang office, kamar mandi, mushola, kantin dan ruang boiler. Karena ruangan-ruangan ini penting untuk kegiatan yang terus berlangsung. Sedangkan mesin-mesin produksi tidak diberi suplai, hanya beberapa saja. Karena pada saat PLN padam atau terganggu, mesin-mesin produksi dapat diperiksa kembali untuk pengecekan. Agar kapasitas daya genset yang diperlukan lebih kecil dan tidak terlalu tinggi biayanya. Berdasarkan hal diatas agar ruangan-ruangan tersebut tetap mendapat suplai energi listrik cadangan dan beberapa mesin beroperasi dibutuhkan genset. Suplai cadangan listrik sebagai back-up suplai cadangan utama yaitu generator set (genset).
Catu daya utama yaitu PLN sangat berpengaruh terhadap penyediaan energi listrik bagi masyarakat. Energi listrik dari PLN, tidak selalu continue dalam penyalurannya. Suatu saat pasti terjadi pemadaman dari PLN. Suplai energi listrik sangat diperlukan oleh industri dalam menjalankan produksinya. PT Aichi Tex Indonesia merupakan Perusahaan Terbatas (PT) di bidang tekstil yang memproduksi kain sebagai bahan dasar dari lakban. Di PT Aichi Tex Indonesia suplai energi listrik hanya dicatu dari PLN. Sehingga jika PLN padam, maka suplai energi listrik dari PLN pun mati. Seluruh aktivitas produksi berhenti. PT Aichi Tex ini belum memiliki catu daya cadangan, sehingga suplai daya listrik tergantung sekali dari PLN. Penyediaan energi listrik disuplai melalui satu sumber tenaga listrik yaitu PLN Sumedang. PLN akan mengkonfirmasikan sebelumnya jika terjadi
1
II LANDASAN TEORI
2.1.2 Cara Kerja Generator Prinsip kerja dari generator sesuai dengan hukum Lens, yaitu arus listrik yang diberikan pada stator akan menimbulkan momen elektromagnetik yang bersifat melawan putaran rotor sehingga menimbulkan EMF pada kumparan rotor. Tegangan EMF ini akan menghasilkan suatu arus jangkar. Jadi diesel sebagai prime mover akan memutar rotor generator, kemudian rotor diberi eksitasi agar menimbulkan medan magnet yang berpotongan dengan konduktor pada stator dan menghasilkan tegangan pada stator. Karena ada dua kutub yang berbeda, utara dan selatan, maka tegangan yang dihasilkan pada stator adalah tegangan bolak-balik. Generator AC bekerja dengan prinsip induksi elektromagnetik. Generator AC terdiri dari stator yang merupakan elemen diam dan rotor yang merupakan elemen berputar dan terdiri dari belitanbelitan medan. Pada generator AC jangkamya diam sedangkan medan utamanya berputar dan lilitan jangkarnya dihubungkan dengan dua cincin geser.
2.1 Generator 2.1.1 Pengertian Generator Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi mekanis dari prime mover. Sedangkan genset (generator set) merupakan bagian dari generator. Genset merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator terpasang satu poros dengan motor diesel, yang biasanya menggunakan generator sinkron (alternator) pada pembangkitan. Generator sinkron terdiri dari dua bagian utama yaitu: sistem medan magnet dan jangkar. Generator ini kapasitasnya besar, medan magnetnya berputar karena terletak pada rotor. Konstruksi generator AC adalah sebagai berikut: 1. Rangka stator 2. Stator 3. Rotor 4. Cincin geser 5. Generator penguat Pada umumnya generator AC ini dibuat sedemikian rupa, sehingga lilitan tempat terjadinya GGL induksi tidak bergerak, sedangkan kutub-kutub akan menimbulkan medan magnet berputar. Generator itu disebut dengan generator berkutub dalam, dapat dilihat pada gambar berikut.
2.2 Mesin Diesel 2.2.1 Pengertian Mesin Diesel Mesin diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut dengan motor bakar ditinjau dari cara memperoleh energi termalnya. Untuk membangkikan listrik sebuah mesin diesel menggunakan generator dengan sistem penggerak tenaga disel atau yang biasa dikenal dengan sebutan Genset (Generator Set). Ada 2 komponen utama dalam genset yaitu: 1. Prime mover atau pengerak mula, dalam hal ini mesin diesel/engine. 2. Generator.
Rangka stator Lilitan penguat Inti stator
Inti kutub
2.2.2 Cara Kerja Mesin Diesel Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin diesel penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada tekanan yang konstan. Pada mesin diesel, piston melakukan 2 langkah pendek menuju kepala silinder pada setiap langkah daya. 1. Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan penghisapan. 2. Langkah kedua merupakan langkah kompresi, Kedua proses ini (1 dan 2) termasuk proses pembakaran. 3. Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja.
U S
S
Kotak terminal
U
U
Cincin geser
S
Gambar 2.1 Konstruksi generator berkutub dalam Secara umum kutub magnet generator sinkron dibedakan atas: 1. Kutub magnet dengan bagian kutub yang menonjol (salient pole). 2. Kutub magnet dengan bagian kutub yang tidak menonjol (non salient pole).
2
4. 5.
Langkah keempat merupakan langkah pembuangan. Kedua proses terakhir ini (3 dan 4) termasuk proses pembuangan. Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan mengulang kembali proses yang pertama, dimana udara dan bahan bakar masuk kembali.
Sakelar 1
Catu daya utama
AMF Pemrosesan
Catu daya cadangan
Starter
Timer
Interlock
Beban
Penggerak
Sakelar 2
KI KB
(1)
KI KB
(2)
KI KB
(3)
KI KB
Gambar. 2.3 Blok diagram proses kerja AMF dan ATS KI
: Katup Isap
KI
: Katup Buang
Catu daya utama (PLN) tidak selalu menyalurkan energi listriknya, kadang mengalami gangguan. AMF akan beroperasi saat catu daya utama (PLN) padam dengan mengatur catu daya cadangan (genset). Sumber listrik dari PLN saat beroperasi tegangannya naik turun. Kira-kira 10% dari tegangan nominalnya atau hilang. Sehingga sinyal gangguan akan masuk ke AMF pada pemrosesan, sinyal diolah menghasilkan perintah ke penggerak dapat berupa pemutusan kedua catu daya yang sedang beroperasi dengan sistem saling mengunci (interlock). AMF dapat mengatur genset beroperasi jika PLN mati dan memutuskan genset jika PLN hidup lagi.
(4)
Gambar 2.2 Cara kerja Mesin Diesel Sistem starting adalah proses untuk menghidupkan/menjalankan mesin diesel. Ada 3 macam sistem starting yaitu: 1. Sistem start manual 2. Sistem start elektrik 3. Sistem start kompresi
2.4 Baterai dan Battery Charger Baterai ini terdiri dari elektoda dan elektrolit. Elektroda berbentuk pelat (lapisan, sedangkan elektrolit berbentuk larutan). Ketika elektoda dihubungkan dengan suatu konduktor akan terjadi pergerakan arus dalam elektrolit tersebut. Elektoda ini ada dua macam yaitu katoda dan anoda. Katoda adalah elektoda negatif berfungsi sebagai pemberi elektron dan elektrolit. Anoda adalah elektoda positif berfungsi sebagai penerima elektron.
2.3 AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch) 2.3.1 Pengertian AMF dan ATS AMF merupakan alat yang berfungsi menurunkan downtime dan meningkatkan keandalan sistem catu daya listrik. AMF dapat mengendalikan transfer Circuit Breaker (CB) atau alat sejenis, dari catu daya utama (PLN) ke catu daya cadangan (genset) dan sebaliknya. Dan ATS merupakan pelengkap dari AMF dan bekerja secara bersama-sama. 2.3.2 Cara Kerja AMF dan ATS Automatic Main Failure (AMF) dapat mengendalikan transfer suatu alat dari suplai utama ke suplai cadangan atau dari suplai cadangan ke suplai utama. Untuk lebih jelasnya berikut ini akan digambarkan dengan blok diagram proses kerja AMF dan ATS.
Gambar 2.4 180px-Simple_Charger Battery charger ini biasanya sebagai charger yaitu alat ini mendapat suplai listrik dari sumber PLN atau dari generator itu sendiri. Battery charger untuk mengisi energi listrik ke accu. Accu ini biasanya berkapasitas 12/24 V, maka battery charger ini harus dapat mengisi accu sampai kapasitas tersebut. Accu ini digunakan untuk menstart motor dc yang akan menggerakkan generator. Battery charger ini akan mengisi accu
3
artinya bekerja bila ada gaya kemagnetan. Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontakkontak. Arus kerja normal adalah arus yang mengalir selama pemutaran tidak terjadi. Kumparan/belitan magnet (coil) suatu kontaktor magnet dirancang untuk arus searah (DC) saja atau arus bolak-balik (AC) saja Kontak-kontak pada kontaktor ada dua macam yaitu kontak utama dan kontak bantu. Sedangkan menurut kerjanya, kontak-kontak dibedakan menjadi dua yaitu Normally Open (NO) dan Normally Close (NC). Kontak NO adalah pada saat kontaktor tidak mendapat masukan listrik kontak terbuka, sedangkan pada saat kontaktor mendapat masukan listrik maka kontak akan tertutup. Sedangkan kontak NC adalah pada saat kontaktor tidak mendapat masukan listrik, kontak tertutup sedangkan pada saat kontaktor mendapat masukan listrik, kontak terbuka.
atau baterai sebesar 12/24 V yang digunakan untuk menstart genset. Supalai dapat dari PLN atau generator itu sendiri. Beterai yang dialiri listrik akan terjadi pergerakan molekul dalam elektrolit. Pada saat sel baterai timah hitam tidak dibebani yang berisi larutan elektrolit berupa H2SO4 dalam sel baterai. Maka H2SO4 akan terurai menjadi ion positif (2H+) dan ion negatif (SO4-). Reaksinya sebagai berikut. 2H+ + SO4H2SO4 Sedangkan pada saat sel baterai dibebani maka ion negatif SO4- dengan katoda yaitu pelat timah murni (Pb). Ion tersebut dan katoda akan bereaksi menjadi timah sulfat (PbSO4) yang melepaskan dua elektron. Dan ion hidrogen (H+) akan bereaksi dengan pelat timah peroksida (PbO3) sebagai anoda menjadi timah sulfat (PbSO4) yang melepaskan dua elektron, lalu bersenyawa dengan satu atom hidrogen yang membentuk molekul air H2O. Reaksinya sebagai berikut. PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4
NO NC
2.5 MCCB MCCB atau Moulded Case Circuit Breaker adalah alat pengaman yang berfungsi sebagai pengamanan terhadap arus hubung singkat dan arus beban lebih. MCCB memiliki rating arus yang relatif tinggi dan dapat disetting sesuai kebutuhan. Spesifikasi MCCB pada umumnya dibagi dalam 3 parameter operasi yang terdiri dari: • Ue (tegangan kerja), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai berikut: Ue = 250 V dan 660 V • Ie (arus kerja), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai berikut: Ie = 40 A-2500 A • Icn (kapasitas arus pemutusan), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai berikut: Icn = 12 kA-200 kA
A1
1
3 5
13
21
A2
2
4 6
14
22
Kontak utama Kontak bantu
Gambar 2.6 Simbol kontak-kontak Penandaan kontak-kontak mempunyai aturan sebagai berikut: ¾ Penomoran kontak utama adalah 1, 3, 5 dan 2, 4, 6. ¾ Penomoran kontak bantu adalah a. *1 - *2 untuk NC, contoh 11-12, 21-22, 31-32 dan seterusnya. b. *3 - *4 untuk NO, contoh 13-14, 23-24, 33-34 dan seterusnya.
Gambar 2.5 Konstruksi MCCB 2.6 Kontaktor Kontaktor adalah gawai elektromekanik yang dapat berfungsi sebagai penyambung dan pemutus rangkaian, yang dapat dikendalikan dari jarak jauh pergerakan kontak-kontaknya terjadi karena adanya gaya elektromagnet. Kontaktor magnet merupakan sakelar yang bekerja berdasarkan kemagnetan,
Gambar 2.7 Konstruksi kontaktor 2.7 Perlengkapan Instalasi Tenaga 2.7.1 Penghantar Penghantar yang digunakan adalah berupa kabel yang memiliki bermacam-macam jenisnya.
4
Penghantar untuk instalasi lisrik telah diatur dalam PUIL 2000. Menurut PUIL 2000 pasal 7.1.1 Persyaratan umum penghantar, bahwa “semua penghantar yang digunakan harus dibuat dari bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diperiksa dan diuji menurut standar penghantar yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang berwenang.” Jenis Penghantar Dilihat dari jenisnya penghantar dibedakan menjadi: ¾ Kabel instalasi ¾ Kabel tanah ¾ Kabel Fleksibel
Pump
Total Load Pengukura n Total kW
III DATA, PERANCANGAN DAN ANALISA
1
Load Actual
3.1 Data 3.1.1 Data Total Load Actual Pengukuran Panel Distribusi yang akan Disuplai Genset Tabel 3.1 Total Load Actual dari LVMDP 1 (Transformer 1)
Name of Panel
118.3 5
Tabel 3.2 Total Load Actual dari LVMDP 2 (Transformer 2)
No .
No .
100.59
Total kVA
2.7.2 Pemilihan Luas Penampang Penghantar Pemilihan luas penampang penghantar harus mempertimbangkan hal-hal berikut ini: 1. Kemampuan Hantar Arus (KHA) 2. Drop Voltage 3. Sifat Lingkungan 4. Kemungkinan Lainnya
Load Actual
179.8
Main Feeder
Load Settin g
V
(A)
3P (V)
PP-PM-5
500
20 0
2
P-Mcc Boiler
500
3
PCompresso r 200 V (Mc. 3, 4, 5)
500
Name of Panel
Load Pengukura n
P
S
(A)
3P (kW)
3P (kVA)
0.8 5
108.2
31.85 9
37.48 2
20 0
0.8 5
24.6
7.243
20 0
0.8 5
330
97.16 8
Cos φ
Load Settin g
V
(A)
3P (V)
Cos φ
Load Pengukura n
P
S
(A)
3P (kW)
3P (kVA )
Total Load Pengukura n
462.8
136.2 7
Total P
160.3 2
1
LP. Office
30
380
0.85
20.6
11.53
13.56
2
LP. Production 1
100
380
0.85
44.8
25.06
29.49
3.1.2 Data Total Load Terpasang Panel Distribusi yang akan Disuplai Genset
3
LP. Production 2
50
380
0.85
30.4
17.01
20.01
Tabel 3.3 Total Load Terpasang dari LVMDP 1
4
LP. Production 3
50
5
LP. Guard House
P-Mcc
114.3 2
Main Feeder
Total S
6
8.522
No.
380
0.85
29
16.22
Name of Panel
V
Cos φ
3P (V)
19.09
P
S
3P (kW)
3P (kVA)
1
LP. Office
380
0.85
7.933
9.324
50
380
0.85
16.5
9.23
10.86
2
LP. Production 1
380
0.85
26.085
30.683
225
380
0.85
38.5
21.54
25.34
3
LP. Production 2
380
0.85
16.046
18.862
5
4
LP. Production 3
380
0.85
18.685
21.979
5
LP. Guard House
380
0.85
15.533
18.256
6
P-Mcc Pump
380
0.85
45.5
53.526
Total P
c.
Pengukuran atau pembatasan yang didapat dari suplai cabang Penaksiran beban maksimum yang biasanya terjadi pada jam 06.00-10.00 WIB. Karena PT Aichi Tex Indonesia siang dan malam aktivitas produksi terus berjalan. Mesin-mesin beroperasi yang membutuhkan energi listrik yang besar pula. Data yang diperoleh dengan perkiraan beban maksimum sebesar 179,8 A untuk LVMDP 1 dan 462,8 A untuk LVMDP 2. Sehingga daya genset yang terukur untuk LVMDP 1 sebesar 100,59 kW dan LVMDP 2 sebesar 136,27 kW. Daya tersebut merupakan daya genset sebesar 80% dari daya genset sebesar 100%. Daya genset yang terpasang untuk LVMDP 1 sebesar 129,782 kW dan LVMDP 2 sebesar 473,687 kW. Agar daya genset yang digunakan mencapai 100%, untuk itu dilakukan perhitungan. Terlebih dahulu mencari Demand Factor (DF) selanjutnya menentukan kapasitas daya yang harus digunakan genset, dengan rumus sebagai berikut.
129.782
Total S
152.63
Tabel 3.4 Total Load Terpasang dari LVMDP 2 No.
Name of Panel
V
Cos φ
3P (V)
P
S
3P (kW)
3P (kVA)
1
PP-PM-5
200
0.85
183.645
216.053
2
P-Mcc Boiler
200
0.85
21.542
25.344
3
P-Compressor 200 V (Mc. 3, 4, 5)
200
0.85
268.5
315.882
Total P Total S
DF =
Beban maksimum terukur Beban total terpasang
Kapasitas daya = DF x Beban total terpasang x Faktor keamanan trafo = DF x Beban total terpasang x 125%
473.687 557.279
a) LVMDP 1 P = 100,59 kW Cos φ = 0,85 Perhitungan:
3.2 Perancangan 3.2.1Deskripsi Perancangan Dalam perancangan ini, penulis akan merancang genset dengan penentuan daya genset berdasar beban maksimum yang terukur pada jam 09.00 WIB di PT Aichi Tex Indonesia. Karena permintaan dari perusahaan tersebut, besarnya daya genset yang digunakan berdasar beban maksimum terukur dari setiap panel distribusi. Dan catu daya cadangan atau genset hanya digunakan untuk mensuplai beberapa panel distribusi. Perancangannya menggunakan dua genset untuk dua LVMDP. Pada LVMDP 1 tegangan yang digunakan adalah 380/220 V, maka perancangan tegangan genset yang digunakan sebesar 380/220 V. Sedangkan LVMDP 2 tegangan yang digunakan adalah 200 V, maka perancangan tegangan genset yang digunakan sebesar 220/127 V.
DF =
100,59 kW = 0,775 129,782kW
Kapasitas daya = 0,775 x129,782 kW x 125% = 125,726 kW b)LVMDP 2 P = 136,27 kW Cos φ = 0,85 Perhitungan: DF =
136,27 kW = 0,288 473,687 kW
Kapasitas daya = 0,288 x 473,687 kW x 125% = 170,527 kW Kebutuhan daya genset yang digunakan setelah dilakukan perhitungan adalah 125,726 kW untuk LVMDP 1 dan 170,527 kW untuk LVMDP 2.
3.2.2 Menentukan Daya yang Digunakan Genset Daya yang digunakan genset dapat kita tentukan dengan: a. Menghitung daya yang digunakan dari suplai dan cabang b. Menaksirkan beban maksimum yang terjadi
3.2.3 Menentukan Rating Kinerja Daya Genset Dalam perancangan ini penulis merancang genset, mengambil merk genset yang diproduksi oleh
6
Perusahaan Caterpillar. Pada catalog caterpillar, ada beberapa rating kinerja genset. Rating kinerja genset dalam kVA. Maka didapat daya genset dalam kVA sebesar: a)
LVMDP 1 = Genset 1 =
In Genset = kVA Genset
3 x VL-L I MCCB = 150% x In Genset Perhitungan, untuk: a) In Genset 1 = 150 kVA = 0,228 kA = 228 A
P (kW) = cos ϕ
3 x 380 V I MCCB = 150% x 228 A = 342 A
125,726 kW = 147,912 kVA 0,85 Rating kinerja daya genset yang diambil sesuai catalog caterpillar adalah 150 kVA. b) LVMDP 2 = Genset 2 =
b) In Genset 2 = 220 kVA = 0,577 kA = 577 A
3 x 220 V I MCCB = 150% x 577 A = 865,5 A
P (kW) = cos ϕ
Dengan melihat catalog Mitsubishi diperoleh MCCB yang digunakan memiliki jenis NF400-SEP dengan rating arus 200~400 A dengan tegangan 380 V untuk Genset 1 dan NF1000-SS dengan rating arus 500-600-700-800-900-1000 A dengan tegangan 230 V untuk Genset 2.
170,527 kW = 200,62 kVA 0,85 Rating kinerja daya genset yang diambil sesuai catalog caterpillar adalah 220 kVA.
3.2.5 Perhitungan Kabel Penyulang Genset Perhitungan kabel penyulang genset dapat kita lihat pada PUIL 2000 pasal 5.6.1.3 yang berisi: “penghantar dari terminal generator ke proteksi pertama harus mempunyai kemampuan arus tidak kurang dari 115% dari arus pengenal yang tertera pada pelat nama generator.” Dengan rumus: KHA = 115% x In Genset Perhitungan: a) KHA Genset 1 = 115% x 228 A = 262,2 A Maka luas penampang kabel adalah NYY 4 X 95 mm2 dengan KHA sebesar 275 A. b) KHA Genset 2 = 115% x 577 A = 663,55 A Maka luas penampang kabel adalah NYY 4 X 400 mm2 dengan KHA sebesar > 600 A.
Gambar 3.1 GEP 150 (3 Phase) dan GEH 220 V (3-Phase) 3.2.4 Menentukan Rating Pengaman Keluaran Genset Dalam menentukan rating pengaman keluaran genset menurut PUIL 2000 pasal 5.6.1.2.3 yang berisi “generator yang bekerja pada 65 V atau kurang dan dijalankan oleh motor tersendiri, dapat dianggap telah diproteksi oleh gawai proteksi arus lebih yang mengamankan motor, bila gawai proteksi ini bekerja kalau generator membangkitkan tidak lebih dari 150 persen dari arus pengenal pada beban penuhnya.” Pada perancangan berikut arus lebih dari genset yang digunakan 150% sebagai faktor pengali dari In genset. Pengaman yang digunakan adalah MCCB. Karena MCCB memiliki rating arus yang besar dan dapat disetting sesuai dengan kebutuhan. MCCB sebagai pengaman dari arus hubung singkat dan arus beban lebih. MCCB yang digunakan sesuai untuk rating tegangan genset. Maka MCCB yang digunakan sesuai untuk rating tegangan genset yaitu sebagai berikut.
3.2.6 Penentuan Rating Kontaktor Untuk genset 1 karena In = 228 A, maka kontaktor yang dipakai adalah I = In/80% = 228 A/80% = 285 A Sesuai dengan rating kontaktor maka kontaktor yang dipakai 330 A dengan jenis LC1F330 untuk KT dan KG. Untuk genset 2 karena In = 577 A, maka kontaktor yang dipakai adalah I = In/80% = 577 A/80% = 721,25 A Sesuai dengan rating kontaktor maka kontaktor yang dipakai 780 A dengan jenis LC1F780 untuk KT dan KG. 3.2.7 Dimensi untuk Ruangan Genset Untuk menentukan dimensi ruangan genset menurut Electrical Installation Handbook Vol 1 karangan
7
Gunter G. Seip adalah untuk daya genset 100-200 kVA memiliki panjang ruangan = 6 meter, lebar = ruangan 4,5 meter, tinggi ruangan = 3,5 meter, lebar pintu = 1,5 meter dan tinggi pintu = 2 meter. Dan untuk daya genset 250-550 kVA adalah panjang ruangan = 7 meter, lebar ruangan = 5 meter, tinggi ruangan = 4 meter, lebar pintu = 2,2 meter dan tinggi pintu = 2 meter. Karena genset 1 berkapasitas 150 kVA maka dimensi ruangan yang dipakai antara daya genset 100-200 kVA. Sedangkan genset 2 berkapasitas 220 kVA, dimensi ruangan dipakai antara daya genset 250-550 kVA. Genset 2 220 kVA ini lebih besar dari 200 kVA, maka penulis mengambil dimensi ruangan yang lebih luas dari genset 1. Penempatan panel sebaiknya dalam satu ruangan genset tersebut.
,2 205
350
,7
0 22
200
2
6 29
P
200
141
15
P
0 27
P
0 70
0
L
L
T
400
0
t nse Ge
T
t1 nse Ge
T
T
L
el Pan
L
3.2.9 Battery Charger Battery charger digunakan untuk menyuplai energi listrik ke accu. Pada saat normal yaitu suplai dari PLN dan load disuplai dari PLN. Maka battery charger akan mendapatkan suplai energi listrik dari PLN pula. Lalu dari battery charger ini akan mengisi accu sebesar 12 VDC untuk Genset 1 dan 24 VDC untuk Genset 2. Dari accu ini, suplainya telah siap untuk menstart genset, jika PLN mati atau mengalami gangguan. Jika PLN mati, battery charger tetap mendapat suplai energi listrik, tetapi dari genset yang akan disalurkan ke accu. Sehingga dengan cara ini battery charger tetap mendapat suplai litrik begitu juga dengan accu. Catu daya DC yaitu baterai atau accu digunakan untuk mengoperasikan genset. Karena accu ini akan menyalakan genset dan pengontrolan kerja ATS. Nah, accu ini mendapat pengisian ulang dari battery charger. Accu yang akan menggerakkan generator harus selalu dalam keadaan bertegangan.
el Pan
45
L
0 50
L
Cara kerja rangkaian di atas adalah: Dalam keadaan normal yaitu beban disuplai oleh PLN, arus akan mengalir sebagai berikut. Dari meter PLN-Titik A-Switch KT (on) Titik B-Load. Dalam keadaan darurat yaitu PLN off (KT off), secara otomatis AMF memerintahkan diesel untuk start dan dalam waktu ± 8 sec. Generator mengeluarkan tegangan (voltage), secara otomatis pula switch KG on. Sekarang beban disuplai dari genset. o Apabila PLN on kembali, ± 30 sec. AMF memerintahkan KG off dan setelah itu meng-on-kan KT, tetapi genset masih running. o Apabila PLN dalam waktu ± 120 sec tidak off lagi, maka genset stop. o Semuanya akan bekerja secara otomatis.
P
270
P
T
141,7
296
L
P
Genset 1
171,8
T
171,8
T
146
T
146
0 60
205,2
L Genset 2 Keterangan : Skala dalam cm
Gambar 3.2 Dimensi ruangan genset 1 dan genset 2 3.2.8 Metoda Starting Genset Genset di sini yang digunakan adalah dengan cara metoda quick starting, yaitu pada saat PLN mati genset langsung beroperasi tidak mengalami proses pemanasan terlebih dahulu. Diesel ini dihubungkan satu poros dengan genset. Pada diesel dan generator tersebut terdapat pemanas kira-kira pada suhu (2550)0 C yaitu oli pada heater tersebut. Dan kelembaban generator ini tidak tinggi. Emergency Power Supply Unit Terpadu Automatic Start/Stop Genset
Load
B
Load R
3x
N
A
KT
KG
KG
KT K T dan KG interlock
B attery C harger 5 A 10 A
AMF
AV
A
STE
V
ER
HC FR D
V F
V Batere charger
A
R S T
M CB 1p 10 A
A ccu
Diesel Engine
Genset
G
Trafo-PLN 12 V
K eterangan:
PLN
D
Generator
K G = K ontaktor G enerator
6A 10A
K T = Kontaktor Trafo
12 V
= Fuse 6 A = Fuse 10 A
A = A m pere m eter
ACCU
Battery Charger
STE = Start Engine ER = Engine Running
Genset 5 KVA-15 KVA
V = Volt m eter
Gambar 3.4 Rangkaian battery charger
Gambar 3.3 Metoda starting genset
8
Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery charger dan pengaman tegangan. Pada saat PLN normal (diesel dan generator tidak beroperasi), maka battery charger mendapat suplai listrik dari PLN. Sedangkan pada saat PLN mati atau mengalami gangguan (diesel dan generator beroperasi), maka suplai dari battery charger didapat dari generator. Pengaman tegangan berfungsi untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Jika tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan.
terjadi adalah 342 A. Jika kita menyetting MCCB ini pada 350 A. Maka telah memenuhi kemampuan mengamankan arus maksimum sebesar 342 A. Genset 2 yang arus nominalnya lebih besar dari genset 1 yaitu sebesar 577 A. Karena genset 2 ini menyuplai mesin-mesin 3 phasa. Arus maksimum yang akan melewatinya sebesar 865,5 A. MCCB yang digunakan adalah NF1000-SS dengan rating arus 500~1000 A. MCCB yang digunakan telah memenuhi kemampuan arus maksimum sebesar 865,5 A. MCCB ini memiliki kemampuan arus yang melewatinya maksimum sebesar 1000 A, sehingga kemampuan MCCB ini telah mencukupi untuk mengamakan peralatan-peralatan tersebut.
3.3 Analisa 3.3.1 Kemampuan Genset Genset 1 yaitu untuk menyuplai panel distribusi yang terdiri dari: LP-Production 1, LP-Production 2, LP-Production 3, LP-Guard House dan P-MCC Pump. Daya total yang diperlukan genset berdasarkan perhitungan sebesar 147,912 kVA. Dan yang diambil menurut catalog caterpillar adalah sebesar 150 kVA. Ini telah mencukupi kebutuhan daya yang diinginkan untuk menyuplai panel distribusi tersebut karena suplai yang dibutuhkan ke beban sebesar 147,912 kVA. Genset 2 yang akan menyuplai panel distribusi yang terdiri dari: PP-PM 5, P-MCC Boiler dan PCompressor 200 V. Setelah dilakukan perhitungan, daya yang diperlukan untuk genset 2 adalah sebesar 200,62 kVA. Genset yang dirancang memiliki daya genset sebesar 220 kVA. Sehingga untuk menyuplai energi listrik ke panel-panel distribusi tersebut telah mencukupi daya beban yang diperlukan sebesar 200,62 kVA.
3.3.3 Kemampuan Penghantar Penghantar dengan jenis NYY merupakan kabel jenis standar dengan tembaga sebagai penghantar berisolasi PVC. Luas penampang penghantar genset 1 adalah NYY 4 X 95 mm2 dengan KHA 275 A. Didapat dari 115% x In genset, arus yang melalui sekitar 228 A. Untuk KHA yang didapat adalah 275 A sesuai PUIL 2000. Kuat hantar arus ini telah memenuhi kemampuan untuk mengalirkan arus tersebut. Dengan daya 150 kVA untuk genset 1 yang arus nominalnya 228 A, kemampuan penghantar itu telah memenuhi standar. Luas penampang penghantar genset 2 adalah NYY 4 X 400 mm2 dengan KHA > 600 A, arus yang melalui sekitar 577 A. Untuk KHA yang didapat adalah 275 A sesuai PUIL 2000. Pada kemampuan genset 2 arus yang melalui penghantar itu telah memenuhi minimal arus yang melewatinya. 3.3.4 Kemampuan Kontaktor Arus nominal yang melewati genset 1 adalah sebesar 228 A untuk KT dan KG, maka rating arus yang dipakai sampai 330 A. Ini telah mampu untuk arus yang mengalir ke KT dan KG tersebut. Begitu pula dengan arus nominal dari genset 2 sebesar 557 A dan rating kontaktor yang dipakai adalah 780 A. Sehingga kemampuan kontaktor ini telah mencukupi untuk arus sebesar 557 A tersebut.
3.3.2 Kemampuan Pengaman Pengaman yang digunakan adalah MCCB, karena MCCB mengamankan peralatan terhadap gangguan arus beban lebih dan arus hubung singkat. MCCB pula rating kerja arusnya lebih tinggi daripada MCB dan dapat disetting menurut kebutuhan. Arus nominal genset 1 sebesar 228 A dan kemampuan pengaman yang dihitung sebesar 342 A dari 150% x In genset. Arus nominal yang mengalir ke beban adalah 228 A, sedangkan kemungkinan arus maksimumnya adalah 342 A. Untuk mengatasi hal tersebut pengaman yang digunakan yaitu MCCB yang memiliki rating arus 200~400 A dengan jenis NF400-SEP. Kemampuan MCCB ini arus maksimum yang melewatinya adalah sebesar 400 A. Sedangkan arus maksimum yang akan
IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dalam perancangan unit instalasi genset yang didasarkan pada masing-masing bagian kemampuannya terhadap beban yang disuplai genset adalah: 1. Daya genset yang digunakan untuk genset 1 dan genset 2 telah sesuai dengan total daya beban yang disuplai genset tersebut.
9
2. 3. 4.
Rating pengaman yang dihitung untuk total daya beban 1 dan 2 telah mencukupi untuk daya beban yang akan disuplai genset. Luas penampang penghantar terhadap total daya beban 1 dan 2 yang digunakan telah sesuai dan mencukupi. Rating kontaktor yang digunakan telah memenuhi dan mencukupi untuk kebutuhan total daya beban 1 dan 2.
DAFTAR PUSTAKA Harten, Van. Setiawan. 1981. Instalasi Listrik Arus Kuat 1. Bina Cipta: Bandung. Hidayat, Dadang. Diktat Mata Kuliah Catu Daya Listrik. Politeknik Negeri Bandung: Bandung. Lister, Eugene C. Robert J. Rusch. Electric Circuits and Machines. Glenco: New York. Muhaimin. 1995. Instalasi Listrik 1. Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Negeri Bandung: Bandung. Panitia PUIL. 2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Yayasan PUIL: Jakarta. Seip, Gunter G. 1987. Electrical Installation Handbook Volume 1. Siemens: England. Suhana, Neno. 1996. Seri Teknik. ITB Bandung: Bandung. Sumanto. 1996. Mesin Sinkron (Generator Sinkron dan Motor Sinkron). Andi Yogyakarta: Yogyakarta. Sumardjati, Prih. Diktat Mata Kuliah Instalasi Tenaga. Politeknik Negeri Bandung: Bandung. www.CAT-ElectricPower.com www.scheneider.com
4.2 Saran Saran yang dapat penulis sampaikan adalah: 1. Dalam merencanakan instalasi genset yang khususnya terhadap kemampuan daya genset, penghantar, pengaman dan kontaktornya. Sebaiknya perlu direncanakan, diperhitungkan dan dianalisa dengan cermat, agar hasil yang diinginkan lebih maksimal. 2. Untuk memasang genset sebagai back-up cadangan utama sebaiknya berdasarkan keseluruhan total beban yang digunakan dari trafo. 3. Untuk dimensi ruangan genset sebaiknya menggunakan spesifikasi dimensi ruangan yang telah ditentukan. Ruangan yang dibuat menggunakan sirkulasi dan peredam suara, agar ada pergantian udara dan tidak terlalu bising.
10
